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Spring和Springboot相關知識點整理

本文轉載自   查看原文   2020-06-24 14:19   3758    Java/ 軟件開發

簡介

本文主要整理一些Spring & SpringBoot應用時和相關原理的知識點，對於源碼不做深入的講解。

1. 思維導圖

右鍵新窗口打開可以放大。

說明

  • 使用@Configuration在java代碼中聲明一個bean——而不是使用xml——來做配置，實際上很早就有了（至少在《Spring實戰(第3版)》出版時，也就是Spring3.0時），我一直以為這是SpringBoot的新特性。

2. Spring

2.1 AOP術語

  • 通知Advice —— 切面要做什么，何時執行。何時，包括方法調用前、方法調用后、方法成功調用后、方法調用拋異常后、環繞(Around)。環繞允許提供一些需要跨越方法調用前后的功能，如計算調用耗時。
  • 連接點Joinpoint —— 應用執行時能插入切面的點。實際上是一個邏輯概念，不體現在配置中。
  • 切點Pointcut —— 執行通知的具體的連接點。
  • 切面Aspect —— 通知+切點
  • 引入Introduction —— 允許為類添加新的方法或屬性。（個人理解即應用使用切面中的方法和屬性，就好像這些方法和屬性是原生的一樣。可以參考<aop:declare-parents>元素）
  • 織入Weaving —— 將切面應用到目標對象創建新的代理對象的過程，Spring使用的是運行時。編譯期和類加載時是其他的方式。

2.2 Bean的生命周期

雖然被稱為生命周期，實際上指的是bean在初始化、回收期間調用了哪些方法。如果只看《Spring實戰》，可以看到類似下面的圖（圖源：參考文獻[3]）

具體哪一步做了什么？其實這些方法都是可選的，自定義的bean可以實現，也可以不實現，實現里寫什么似乎都沒問題，參考文獻[3]中的測試代碼展示了這些方法在bean生命周期中的執行順序。
但是對於Spring框架的bean，就有必要的用途了。這里沒有深入研究，有興趣可以自行讀源碼。

2.3 Cglib和JdkProxy

2.3.1 與Spring的關系

這是Spring AOP的兩種實現方式。根據官方文檔：

  1. 默認使用JdkProxy
  2. 對於被代理對象沒有實現任何接口，使用Cglib
  3. 可以強制指定使用Cglib。
    這樣就可以解釋為什么有的bean實現了接口，有的沒有，但是在同一個工程中可以並存了。

2.3.2 示例代碼

本節代碼改寫自參考文獻[5]。

//用戶管理接口
public interface UserManager {
    //新增用戶抽象方法
    void addUser(String userName,String password);
    //刪除用戶抽象方法
    void delUser(String userName);
}

//用戶管理實現類,實現用戶管理接口
public class UserManagerImpl implements UserManager{
    @Override
    public void addUser(String userName) {
        System.out.println("調用了新增的方法！");
        System.out.println("傳入參數為 userName: "+userName+" password: "+password);
    }
    @Override
    public void delUser(String userName) {
        System.out.println("調用了刪除的方法！");
        System.out.println("傳入參數為 userName: "+userName);
    }   
}

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

import com.lf.shejimoshi.proxy.entity.UserManager;
import com.lf.shejimoshi.proxy.entity.UserManagerImpl;
//JDK動態代理實現InvocationHandler接口
public class JdkProxy implements InvocationHandler {
    private Object target ;//需要代理的目標對象
    
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("JDK動態代理，監聽開始！");
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("JDK動態代理，監聽結束！");
        return result;
    }
    //定義獲取代理對象方法
    // 因為只是在main()里測試，聲明為private了 
    private Object getJDKProxy(Object targetObject){
        this.target = targetObject;
        return Proxy.newProxyInstance(targetObject.getClass().getClassLoader(), targetObject.getClass().getInterfaces(), this);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        JdkProxy jdkProxy = new JdkProxy();
        UserManager user = (UserManager) jdkProxy.getJDKProxy(new UserManagerImpl());//獲取代理對象
        user.addUser("admin");
    }   
}

import java.lang.reflect.Method;

import com.lf.shejimoshi.proxy.entity.UserManager;
import com.lf.shejimoshi.proxy.entity.UserManagerImpl;

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

//Cglib動態代理，實現MethodInterceptor接口
public class CglibProxy implements MethodInterceptor {
    private Object target;//需要代理的目標對象
    
    //重寫攔截方法
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] arr, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("Cglib動態代理，監聽開始！");
        Object invoke = method.invoke(target, arr);//方法執行，參數：target 目標對象 arr參數數組
        System.out.println("Cglib動態代理，監聽結束！");
        return invoke;
    }
    //定義獲取代理對象方法
    public Object getCglibProxy(Object objectTarget){
        //為目標對象target賦值
        this.target = objectTarget;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //設置父類,因為Cglib是針對指定的類生成一個子類，所以需要指定父類
        enhancer.setSuperclass(objectTarget.getClass());
        enhancer.setCallback(this);// 設置回調 
        Object result = enhancer.create();//創建並返回代理對象
        return result;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        CglibProxy cglib = new CglibProxy();
        UserManager user =  (UserManager) cglib.getCglibProxy(new UserManagerImpl());
        user.delUser("admin");
    }
    
}

2.3.3 比較

比較一下兩者的區別，這也是常見的面試問題。

JdkProxy Cglib
依賴 被代理對象實現了接口（所有接口的方法數總和必須>0[4]） 引入asm、cglib jar ；不能是final類和方法
原理 反射，實現被代理對象接口的匿名內部類，通過InvocationHandler.invoke()包圍被代理對象的方法 引入asm、cglib jar，代理類實現MethodInterceptor，通過底層重寫字節碼來實現
效率 創建快，運行慢(見下方說明2) 創建慢，運行快

說明

  1. Cglib是如何修改字節碼，從代碼上是看不出來的。使用的是ASM技術，修改class文件，可以自行查閱。
  2. JDK1.8及以后，JdkProxy的運行速度已經比Cglib快了（之前則是慢於Cglib），測試代碼可見參考文獻[6]。

2.3.4 關於org.apoalliance.intercept.MethodInterceptor

我讀了一下之前所用的日志攔截器源碼，發現其實現的是這節標題的接口：

class CommonInterceptor implements MethodInterceptor {
      @Override
      public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
            try {
                   // 攔截器內部邏輯
                  result = invoication.proceed();
            catch(Throwable e) {
                  // 異常處理
            }
            return result;
      }
}

聲明代理鏈

@Configuration
public class InterceptorConfig {

      @Bean
      public CommonInterceptor serviceInterceptor() {
            CommonInterceptor bean = new CommonInterceptor();
            return bean;
      }

      // 代理名稱后綴為servie的實現類
      @Bean
      public BeanNameAutoProxyCreator servieBeanNameAutoProxyCreator() {
            BeanNameAutoProxyCreator creator = new BeanNameAutoProxyCreator();
            creator.setName("*ServieImpl");
            creator.setInterceptorNames("serviceInterceptor");
            creator.setProxyTargetClass(true);
            return creator;
      }
}

查了一些資料，apoalliance包下只是aop的接口規范，不是具體的實現，不要把這里的MethodInterceptor和cglib的MethodInterceptor搞混。

2.4 構造方法注入和設值注入的區別

注：設值注入指的是通過setter注入。
之前看參考文獻[7]，感覺很難懂，試着改換了一種說法：

  1. 如果只設置基本類型(int、long等)的值，建議設置默認值而不是通過任何一種注入完成
  2. 構造注入不支持大部分的依賴注入。構造注入僅在創建時執行，設值注入的值在后續也可以變化。
  3. 設值注入可以支持尚未完整的被依賴的對象，構造注入則不行。可以通過構造注入決定依賴關系，因此如果依賴關系不會發生變更也可以選擇依賴注入。

2.5 ApplicationContext事件

可以通過實現ApplicationEvent類和ApplicationListener接口，進行ApplicationContext的事件處理。這是標准的發送者-監聽者的模型，可以用來處理業務邏輯，將代碼解耦。
但是，發送和接收實際上是同步的，如果有事務，會在同一個事務內，並不能作為異步處理機制[8]。
示例代碼見參考文獻[9]。

3. SpringBoot

注：工作中我對SpringBoot是偏應用的，研究並不是很深入。

3.1 如何快速搭建一個SpringBoot項目

見參考文獻[10]。實際的過程是借助Spring Initializer這個網絡應用程序來生成SpringBoot項目。

3.2 SpringBoot的關鍵注解

所謂核心注解，這里指的是相對Spring本身新增的一些注解，來看看它們有什么作用。
恰好這里提到的注解，都可以打在SpringBoot的啟動類（不限於啟動類），用下面的代碼片段來進行說明。

3.2.1 代碼示例

package com.example.demo;

import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Import;
import org.springframework.context.annotation.PropertySource;

@PropertySource(value = "classpath:application.properties")
@MapperScan("com.example.demo.dal")
@SpringBootApplication(scanBasePackages = {"com.example.demo"})
@Import({DemoConfig1.class, DemoConfig2.class,})
public class DemoApplication {
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
	}
}

3.2.2 @PropertySource

從指定的文件讀取變量。示例代碼會從resource目錄下讀取application.properties變量的值。文件的格式如下，既可以用常量，也可以用變量替換，來對不同環境的值作區分。

name=value
env.name=$env.value

如何使用這個值？在要使用的地方獲取即可。

@PropertySource(value = "classpath:application.properties")
class TestClass {
	@Resource
	private Environment environment;

      @Test
      public void test() {
            String value = environment.getProperty("name"));
      }
}

3.2.2.1 與@Value配合使用

使用@Value可以把配置文件的值直接注入到成員變量中。

@PropertySource("classpath:application.properties")
public class PropertyConfig {

    @Value("${name}")
    private String value;

     ...
}

3.2.2.2 通過@Import引用

3.2.1的示例代碼中，如果類上沒有@PropertySource，但DemoConfig1或DemoConfig2中有@PropertySource，通過@Import可以將它們加載的變量也讀出來。
@Import的作用在下文會繼續介紹。

3.2.2.3 .properties和.yml配置文件

@PropertySource只能導入.properties配置文件里的內容，對於.yml是不支持的。看了一些文章，得出結論是yml文件是不需要注解就能導入，但是需要路徑。
Springboot有兩種核心配置文件，application和bootstrap，都可以用properties或yml格式。區別在於bootstrap比application優先加載，並且不可覆蓋。

3.2.3 @MapperScan

這實際上是一個mybatis注解，作用是為指定路徑下的DAO接口，通過sqlmapping.xml文件，生成實現類。

3.2.4 @SpringBootApplication

@SpringBootApplication是由多個注解組合成的。源碼如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = { @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
		@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
      // 略
}

簡單介紹一下這些注解。

3.2.4.1 元注解

最上面四行都是元注解。回憶一下它們的作用[12]：

  • @Target 注解可以用在哪。TYPE表示類型，如類、接口、枚舉
  • @Retention 注解的保留時間期限。只有RUNTIME類型可以在運行時通過反射獲取其值
  • @Documented 該注解在生成javadoc文檔時是否保留
  • @Inherited 被注解的元素，是否具有繼承性，如子類可以繼承父類的注解而不必顯式的寫下來。

3.2.4.2 @SpringBootConfiguration

標注這是一個SpringBoot的配置類，和@Configuration功能是相通的，從源碼也可以看出它直接使用了@Configuration。
回憶一下，@Configuration注解的作用是，整合相關的@Bean來實現實例的聲明，用以代替xml的形式。

3.2.4.3 @EnableAutoConfiguration

這個注解是實現自動化配置的核心注解，定義如下

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
      // 略
}

借助@Import引入的AutoConfigurationImportSelector，SpringBoot應用將所有符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot創建並使用的IoC容器。
具體的細節這里不展開了，簡單提一句，加載的是指定的配置文件中META-INF/spring.factories的配置，。

3.2.4.4 @ComponentScan

掃描@Service、@Repository、@Component、@Controller等標注的類，創建bean。
可以設置掃描范圍，決定類哪些生成bean，哪些類不生成。

3.2.5 @Import

將外部資源（bean、@Configuration配置類）導入到當前IOC容器中。
使用@Import便可以實例化引用的jar中定義的bean了。

3.3 Starter

指的是在依賴中引用的各種starter包。starter可以看作是“依賴jar+配置”打包的結果，目的是降低開發者引入組件的成本，不用自己梳理依賴、編寫配置文件。
starter遵循“約定大於配置”的原則，使用的組件的配置大部分都有默認值，不聲明也可以直接用。

創建一個Spring boot的簡易步驟（完整的可以看參考文獻[14]）:

  1. 創建maven項目
  2. 創建proterties類來保存配置信息
  3. 編寫業務功能類（包含會實例化為bean的類）
  4. 編寫Configuration類，定義bean
  5. 在resources 文件夾下新建目錄 META-INF，在目錄中新建 spring.factories 文件，並且在 spring.factories 中配置AutoConfiguration
  6. 打包

3.4 war包

3.4.1 和jar包的區別

  • jar 把類和相關的資源封裝
  • war 代表了一個可部署的Web應用程序

3.4.2 SpringBoot項目打war包部署

通用步驟如下，其中1可能需要移除內嵌tomcat，2有其他形式，因為我工作時都是拿線程腳本打包的，沒有實際操作過，下面步驟僅供參考。

  1. pom.xml修改為按war打包
  2. 修改main入口方法，繼承一個SpringBootServletInitializer類，並且覆蓋configure方法
  3. maven打包
  4. 復制到tomcat路徑下（tomcat需要預先配置），使用startup啟動

3.5 Springboot面試題補充

本節內容結合了參考文獻[16]進行補充，上面提到的知識不再重復。

3.5.1 使用Springboot的兩種方式

  1. 繼承spring-boot-starter-parent項目
<parent>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
      <version>1.5.6.RELEASE</version>
</parent>
  1. 導入spring-boot-dependencies項目依賴
<dependencyManagement>
      <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
                <version>1.5.6.RELEASE</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
      </dependencies>
</dependencyManagement>

3.5.2 SpringBoot 需要獨立的容器運行嗎？

可以不需要，內置了 Tomcat/Jetty等容器。
如何使用Jetty？排除掉Tomcat依賴並引入Jetty，並更改一些application配置。兩種容器的比較和替換方式見參考文獻[17]。

3.5.3 運行 SpringBoot 有哪幾種方式？

  1. 打包用命令或者放到容器中運行
  2. 用 Maven/ Gradle 插件運行
  3. 直接執行 main 方法運行

3.5.4 SpringBoot啟動時運行特定代碼的方式

Bean實現接口 ApplicationRunner或者CommandLineRunner即可。

3.5.5 SpringBoot實現熱部署有哪幾種方式？

主要有兩種

  • Spring Loaded —— 引用依賴（maven plugin）。對於注解和xml變動無法感知需要重啟
  • Spring-boot-devtools —— 引用依賴、更改配置（可選）、啟動idea的自動編譯。注意生產環境插件可能導致gc

3.5.6 Spring Boot 可以兼容老 Spring 項目嗎，如何做？

可以兼容，使用 @ImportResource 注解導入老 Spring 項目配置文件。

4. SpringBoot啟動原理

SpringBoot的啟動入口在main方法的SpringApplication.run(XXXApplication.class, args)處。
啟動圖（https://www.processon.com/view/link/59812124e4b0de2518b32b6e）如下：

各步是怎么做的，可以看參考文獻[18]，簡單總結下：

  1. 注冊各種環境變量配置
  2. 注冊各種工廠
  3. 注冊各種監聽器
  4. 創建上下文，初始化各種bean

參考文獻

1.AOP -連接點和切點的區別
2.Spring AOP術語：連接點和切點的區別。
3.深究Spring中Bean的生命周期
4.Spring AOP代理用的到底是CGLIB還是JDK動態代理
5. Spring的兩種動態代理：Jdk和Cglib 的區別和實現
6. Spring AOP中的JDK和CGLib動態代理哪個效率更高？
7. 經典面試題-構造方法注入和設值注入有什么區別？
8. Spring的ApplicationEvent
9. spring-第三篇之ApplicationContext的事件機制
10. 使用IDEA搭建一個簡單的SpringBoot項目——詳細過程
11. 淺析PropertySource 基本使用
12. JAVA核心知識點--元注解詳解
13. 簡單講講@SpringBootApplication
14. Spring Boot Starters
15. SpringBoot 打包成war
16. 吐血整理 20 道 Spring Boot 面試題，我經常拿來面試別人！
17. SpringBoot2使用Jetty容器（替換默認Tomcat）
18. SpringBoot啟動流程解析


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